钢铁海水电偶腐蚀的研究进展

对海洋工程装备中常用钢铁材料的电偶腐蚀研究进行了综述,分析了海水中钢铁电偶腐蚀的影响因素,着重探讨了海水中钢与异种金属和非金属材料连接时电偶腐蚀的研究现状,并对该领域的研究前景进行了展望。

磷石膏配料碳热熔融还原硫逸出及熔渣物相分析

基于配料计算在磷石膏中添加硅、铝、镁等,使其渣系满足矿渣棉生产对酸度系数、氢离子指数、黏度系数的要求。通过热重分析、熔融特性的测定及高温还原焙烧/熔融实验,探究了磷石膏配料在高温还原过程中硫逸出及熔渣的物相结构。结果表明:碳的加入可以促进磷石膏分解,加入量以n(C)/n(S)=0.5为宜;还原剂(石墨、无烟煤、焦炭)及配料的加入均可以降低磷石膏体系的熔融特征温度,CaO-MgO-SiO_(2)-Al2O_(3)四元相图计算表明配料体系在1255.73℃时形成最低共熔点。磷石膏及其配料在高温焙烧过程中的物相演变规律表明,CaS为CaSO_(4)还原过程的中间产物,配料中加入的SiO_(2)可结合更多的CaO促进CaS和CaSO_(4)反应的进行。还原熔融实验表明,n(C)/n(S)对熔渣硫含量及体系脱硫率影响较大。以焦炭为还原剂,磷石膏配料的酸度系数Mk=1.4、pH=4.85、n(C)/n(S)为0.5时,采用刚玉坩埚在1450℃下高温熔融20min后,脱硫率可达99.05%,硫高效逸出的同时形成的熔渣呈非晶态,具有良好的玻璃相结构。

脱硫石膏制备α-半水石膏研究进展及应用

随着中国工业的不断发展,产生了大量的脱硫石膏,目前脱硫石膏的综合利用量虽在逐年增加,但其利用率却在降低,探寻脱硫石膏的高值化利用途径迫在眉睫,其中脱硫石膏资源化利用途径之一是将其脱水转化成α-半水石膏。利用脱硫石膏来制备高性能、高附加值的α-半水石膏,不仅能减轻石膏堆积对环境的污染,减少天然石膏的开采,还能带来新的经济效益。基于此,系统地综述了国内外脱硫石膏制备α-半水石膏的研究现状及影响因素,总结了其生产工艺路径及应用,并对推进脱硫石膏的减量化、资源化利用提出了展望,旨在提高固废利用率,促进“碳中和、碳减排”。

创伤性脑损伤合并海水浸泡性体温过低症小鼠复温策略的初步研究

目的通过构建小鼠创伤性脑损伤合并海水浸泡性体温过低症(TBI-SIH)模型,观察复温时程对模型小鼠损伤恢复的影响,评估电热垫复温的治疗效果.方法48只雄性C57BL/6小鼠,随机分为4组:对照组、模型组、电热垫复温组(以小鼠核心体温升高至(37±1)℃为结束复温标志)及电热垫复温延长组(在小鼠达到正常体温后,继续使用电热垫复温1 h),每组12只.全程观察小鼠生命体征变化,并分别统计每组小鼠的死亡率.观察各组小鼠脑组织病理HE染色、尼氏染色情况,评估神经损伤程度及神经元缺失数量.24 h后行脑含水量测定及伊文思蓝染色.结果模型组小鼠死亡率高于复温组小鼠(P<0.05),电热垫复温组与电热垫复温延长组小鼠死亡率无明显统计学差异.每组小鼠行HE染色、尼氏染色实验后发现,小鼠脑组织病理学改变与复温密切相关.与模型组相比,复温组小鼠脑组织损伤明显改善,神经元丢失减少(P<0.05).此外,电热垫复温组小鼠受损神经元比例少于电热垫复温延长组(P<0.05).与对照组相比,模型组小鼠脑组织含水量及伊文思蓝渗出量明显增加,差异均有统计学意义(P<0.05).电热垫复温后脑水肿显著减轻,伊文思蓝渗出减少(P<0.05).然而,复温时间延长会导致伊文思蓝渗出量增加(P<0.05).结论复温可改善TBI-SIH小鼠脑组织损伤程度及其预后,延长复温时间对神经损伤的恢复并不明显.

凹凸棒/琼脂复合气凝胶的制备及太阳能界面蒸发性能

太阳能界面蒸发是一种新兴的、可持续海水淡化和废水净化方法,在缓解淡水资源短缺方面具有巨大的潜力。本研究以凹凸棒和琼脂为原料,通过物理混合、冷冻干燥、交联反应等步骤制备得到凹凸棒/琼脂复合气凝胶(AACA),AACA具有分级多孔结构、优异的隔热性能以及超亲水性能。为了提高材料的光吸收性能,对AACA的表面进行聚吡咯(PPy)喷涂,制备得到了光热转换材料PPy-AACA,其在250~2500nm范围内的平均光吸收率可达到97.7%。以PPy-AACA作为太阳能界面蒸发器,在1个太阳的光照强度下(1k W/m^(2)),PPy-AACA的蒸发速率为1.5012kg/(m^(2)·h),能量转换效率为88.76%。PPy-AACA在循环蒸发实验和盐水蒸发实验中表现出优异的稳定性和抗盐性能。此外,该光热转换材料还证明了海水淡化和净化染料污水的能力,其盐离子和有机染料的截留率均大于99%。

海水速度结构的OBS透射走时层析反演

近年来,海洋高分辨率地震勘探领域取得了显著进展,对地震资料反演的精度要求日益严苛.为了提升后续处理的效率和准确性,获取更为精确的海水速度分布显得至关重要.然而,传统的走时层析方法在利用有限偏移距的海面拖缆数据时,往往难以达到理想的垂向分辨率,从而限制了海水速度建模的精确性.鉴于此,本文提出了一种基于OBS(海底地震仪)观测系统的透射波走时层析方法.该方法采用伴随状态法走时层析作为反演工具,利用OBS观测系统声压分量中的海水透射波走时信息,对海水速度结构进行精确反演.理论模型和实际资料实验结果表明,该方法能够准确建立海水速度模型,提高海水以下地层的成像效果.

三氯化钒还原-分光光度法测定海水中硝酸盐的含量

为解决铜镉柱还原法在测定海水中硝酸盐时的操作繁琐、耗时、毒性大、难以适应大批量样品的快速测定等问题,提出了题示方法。取5 mL样品(海水样品用水稀释至盐度不大于7)和1 mL还原剂(体积比5∶1∶1的10 g·L^(-1)三氯化钒溶液、40 g·L^(-1)磺胺溶液和1.0 g·L^(-1)盐酸萘乙二胺溶液的混合溶液)于10 mL试管中,于45℃的水浴锅中加热60 min,取出,置于冰水混合物中冷却5 min,在543 nm波长下测定体系的吸光度差值。结果表明:方法的硝酸盐还原率在95%以上;当样品盐度不大于7时,基本消除盐效应对测定的影响,可用于淡水和海水中硝酸盐的测定。硝酸盐的质量浓度在300.0μg·L^(-1)以内与对应的吸光度差值呈线性关系,检出限为1.0μg·L^(-1)。对50.0,200.0μg·L^(-1)的加标样品溶液进行准确度和精密度试验,测定值与已知值基本一致,测定值的相对标准偏差(n=10)小于0.50%。采用本方法与HY/T 147.1-2013测定实际海水样品,两种方法的测定结果具有一致性,不存在显著性差异。本方法降低了试剂对环境的污染,避免了铜镉柱制备和过柱操作,可用于海水中硝酸盐的快速、批量测定。

CO_(2)升高对风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)钙化速率和 基因表达的影响

本文以风信子鹿角珊瑚(Acropora hyacinthus)为研究对象,以三亚珊瑚礁海域自然海水培养的珊瑚样本为对照组,模拟本世纪末海水酸化状况,并开展珊瑚模拟培养试验。以此探究海水酸化对A.hyacinthus钙化和基因表达的影响。在酸化胁迫下,A.hyacinthus净钙化速率显著下降,基因表达受到显著影响,其中有机物运输、阴离子运输、化学应激等通路上调,动物器官发育、脂质转运、细胞生物合成、细胞表面受体信号等通路下调。与钙化相关的基因中,碳酸酐酶和溶质运载蛋白下调,但是Ca^(2+)-ATP酶和钙离子运输相关的基因上调。结果表明,高CO_(2)影响了A.hyacinthus的钙化和多个生物过程的基因表达,海水酸化可能通过抑制珊瑚碳酸酐酶等基因表达,减少HCO–3运输,最终降低钙化速率。

生物炭富集-电感耦合等离子体质谱法测定海水中的痕量铅铜

海洋环境中的重金属污染备受关注,准确测定海水中的痕量重金属,对保护海洋环境和人类健康具有重要意义。海水样品的高盐和重金属痕量浓度等特点给仪器分析带来巨大挑战,直接准确测定高盐基质中的低含量重金属元素是非常困难的,须经前处理去除海水中的大量盐分,并对待测元素进行富集,从而消除基体干扰,降低检出限。为实现海水中的痕量铅和铜的绿色分离与快速检测,本文采用吸附脱附的方式,将海水中铅和铜富集在椰壳生物炭上,再用超纯水反复冲洗生物炭,除去盐分基质,经硝酸溶解脱附,脱附液用0.45μm滤膜过滤后利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定,建立了生物炭富集ICP-MS测定海水中铅和铜含量的方法。两种金属元素在0.10~100μg/L范围内线性关系良好,线性相关系数均大于0.9995。海水中铅和铜,方法检出限分别为0.005μg/L和0.006μg/L,测定下限分别为0.020μg/L和0.024μg/L,满足《海水、海洋沉积物和海洋生物质量评价技术规范》(HJ 1300—2023)规定的海水质量评价要求。海水样品加标回收率在96.1%~102.3%范围内,相对标准偏差小于5%。本方法操作简便、分析成本低、绿色环保,更适合于基层海洋监测应用,也可用于高矿化度基体样品的水质监测。

生理盐水冲洗伤口对创伤性脑损伤合并海水浸泡大鼠的影响

目的建立创伤性脑损伤合并海水浸泡(TBI+SI)大鼠模型,采用生理盐水对TBI+SI大鼠进行冲洗,以稀释海水的高渗透性和高碱性,并评估其治疗效果.方法健康成年雄性大鼠48只,按照随机数字表法分为假手术(Sham)组、创伤性脑损伤(TBI)组、创伤性脑损伤合并海水浸泡伤(TBI+SI)组和生理盐水冲洗(TBI+SI-NS)组,每组12只.采用控制性皮质损伤方法构建TBI模型.Sham组头皮切开后磨出直径3.5 mm骨窗,暴露硬脑膜,但不予处理;TBI大鼠头皮切开后磨出3.5 mm骨窗,实施控制性皮质损伤打击;TBI+SI组行TBI术后,采用人工海水浸泡创伤部位30 min;TBI+SI-NS组在TBI+SI基础上,用无菌生理盐水冲洗25 min.应用干湿重法测定脑组织含水量,ELISA检测脑组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和白介素-1β(IL-1β)的表达量,HE染色观察脑组织病理变化,透射电镜观察神经元细胞线粒体损伤情况.结果与TBI组相比,TBI+SI组脑组织含水量升高(P<0.01),炎性因子TNF-α、IL-6和IL-1β表达上调(P<0.05,P<0.01),损伤部位大脑皮质脑组织病理变化和皮质神经元细胞损伤更加严重(P<0.05).采用生理盐水对TBI大鼠的创伤部位进行冲洗25 min后,脑组织含水量下降(P<0.05),TNF-α、IL-6和IL-1β表达下调,脑组织病理变化和神经元细胞损伤减轻.结论生理盐水冲洗TBI+SI大鼠的创伤部位,缓解了脑组织的进一步损伤,减轻了病理变化和神经元细胞的死亡,其机制可能与生理盐水稀释海水的矿盐成分和降低其高渗透性有关.

基于PLC反渗透海水淡化控制系统的设计与开发

针对反渗透海水淡化系统工艺复杂、运维繁琐、对操作人员专业技能要求高的特点,研发了一套反渗透海水淡化控制系统。详细研究整个工艺系统中预处理、反渗透等关键工艺环节的原理及自动控制过程。从系统的硬件设计和软件开发两个方面进行详细阐述。硬件设计方面,根据装置规模和控制需求完成控制系统设备选型。软件开发方面,完成控制器及人机交互界面多套软件的开发。该系统成功应用于高校反渗透海水淡化教学实践课。应用结果表明:该系统设计合理、操作界面简洁方便,在稳定安全运行的同时可实现教学培训、故障处理等目的。该系统在提高海水淡化操作人员专业技能的同时,也对高校创新其他专业的实操培训课程提供了借鉴和技术支撑。

高效太阳能驱动海水淡化的最新研究进展

由于淡水资源时空分布的不均一性,部分国家和地区的发展严重受制于淡水资源短缺,海水淡化已成为沿海地区应对淡水紧张问题的重要途径。受自然界水循环启发,利用太阳能驱动水蒸发,直接从海水中分离出清洁水,是一种可持续的低成本海水淡化技术。针对传统太阳能蒸发较低的能量利用率和蒸发效率,研究人员基于界面蒸发基本理论,利用光热转化材料选择性地加热空气-水界面,以提高太阳能利用率。本文结合前沿的工作介绍了实现高效太阳能驱动界面水蒸发的关键因素,概述了已报道的常用光热材料,讨论了光热蒸发器结构设计对体系能量管理和物质传输的调控,分析质能传递过程对蒸发系统性能的影响。除此之外,本文对长时间海水蒸发过程中盐析出污染问题及其应对策略进行了综述,最后探讨了目前太阳能界面蒸发面临的挑战并展望了其在海水淡化应用的发展前景。

天然气原位再生型液体复合脱硫剂研制

针对油气井钻井完井测试期间作业时间短、搬迁频繁,现有的干法或湿法脱硫工艺需要的设备繁多、工艺复杂、建安周期长及其操作困难的情况,利用自氧化、自还原的特种化合物与变价金属离子催化剂相结合,研制了一种原位再生型液体复合脱硫剂,通过对该脱硫剂的催化剂浓度、pH值、二氧化碳及温度等指标,对脱硫效果的影响进行了实验研究。结果表明:pH值在8~13间的硫容不低于330 g/L,在脱硫剂中金属离子催化剂质量浓度不低于500 mg/L时,脱硫效率大于99.9%,二氧化碳含量小于27%时,对硫容质量分数的影响小于3%;该脱硫剂具有反应快、硫容大、适应性强、选择性强和装填方便的特点,为油气井钻井完井测试期间天然气脱硫提供了一种新手段,为天然气原位再生型液体复合脱硫剂推广应用奠定了基础。

砂箱模型中底板倾斜角度对承压含水层海水入侵的影响研究

滨海地区普遍存在向海倾斜的承压含水层,但含水层底板的倾斜角度对海水入侵的影响程度仍不清楚。本研究利用室内砂箱试验,并应用显色示踪技术,综合分析不同底板倾斜角度承压含水层海水入侵的动态过程,探究海平面高度、地下淡水流量和含水层岩性对向海倾斜的承压含水层海水入侵的影响。研究发现,底板倾斜角度对承压含水层的海水入侵有显著影响。在咸淡水界面稳定时,底板倾斜角度与咸水楔长度之间存在指数函数关系,咸水楔长度随倾斜角度的增加而减少。在定水头条件下,底板倾斜角度的增加导致地下淡水排泄量减少。在定流量边界条件下,尽管底板倾斜角度的变化不影响地下淡水排泄量,但咸水楔面积却随倾斜角度的增加而减小。当含水层岩性从粗砂变为细砂时,由于其渗透系数降低,咸水楔长度减少,尤其是在定流量条件下,其缩短更为显著。研究表明,对于向海倾斜的承压含水层,底板倾斜角度较小时,海平面升高和地下淡水流量减少对海水入侵的影响更加显著。

脱硫石膏强度及耐水性改善方法研究综述

针对脱硫石膏强度及耐水性改善方法和改性机理做了系统的归纳与分析。详细阐述了水泥、各种矿物掺合料、有机硅防水剂以及其他有机乳液等对脱硫石膏及其复合胶凝材料的强度和耐水性的影响,对各种改性方法的作用机理、优点以及不足之处进行了讨论。结果表明:掺入适量的水泥和矿物掺合料时会生成水硬性产物,脱硫石膏的强度和耐水性得到一定的改善,但是掺入过量时会造成不利的影响;水泥、粉煤灰和脱硫石膏之间的比例变化会对胶凝体系的强度和耐水性产生较大的影响;有机硅防水剂可以在脱硫石膏表面形成一层疏水性薄膜,显著提升脱硫石膏的耐水性,当与矿物掺合料复合作用于脱硫石膏时可以得到更好的力学性能和耐水性能;其他类型的有机防水剂均能改善脱硫石膏的耐水性,但是大部分会改变脱硫石膏的晶体形貌,对脱硫石膏的强度和耐水性产生不利影响;目前脱硫石膏的改性材料都比较复杂,单独作用时综合性能不佳,需要进一步研究与探讨更加简单、有效的改性材料和方法。

考虑调节费用补偿的海水抽蓄优化定容策略

通过海上风电与海水抽蓄联合运行参与电网的调峰调度,可有效促进海上风电消纳,助力电网调峰,但需要进行海水抽蓄多目标优化定容研究,解决海水抽蓄成本回收问题以及多目标之间的主观偏好与客观冲突对优化决策的影响等关键问题。为此,本文提出了考虑调节费用补偿的海水抽蓄多目标优化定容方法,通过海水抽蓄调节费用双向补偿机制,保障抽蓄调节利益;考虑风电不确定性,计及风蓄联合出力跟踪电网负荷误差最小、海上风电运营效益最大和海水抽蓄收益最大,建立风蓄联合运行多目标优化模型,实现多主体利益共赢。以双向补偿电价、海水抽蓄上水库容量、海水抽蓄机组容量为优化决策变量,通过NSGA-Ⅱ方法优化得到Pareto前沿解集;通过K-means算法对Pareto前沿解集进行聚类作为备选方案;采用层次分析法-熵权法进行主、客观赋权;通过TOPSIS方法将备选方案与理想方案比较排序选出最优解。仿真算例结果验证了本文海水抽蓄优化定容方案能够兼顾新能源消纳效果与多主体利益共赢。

脱硫废水预处理系统运行性能分析与优化

为逐步实现脱硫废水零排放处理目标,广东某电厂建设投运一套脱硫废水预处理工艺系统,该系统采用“双碱软化+管式超滤”处理工艺,处理后废水可直接进入后续全厂废水零排处理系统。对脱硫废水预处理系统运行性能进行监测分析,结果显示:双碱软化工艺参数控制较差,主要表现为pH控制不稳定和纯碱加药量不合理,管式超滤浓缩倍率远远不够。通过双碱法软化参数优化试验,结果表明:pH在10.90以上、纯碱加药比达1.1时,出水水质即可满足后续全厂废水零排处理系统进水要求。通过物料平衡分析,管式超滤工艺单元中进水流量、排泥流量和产水流量依次应为9 m^(3)/h、2 m^(3)/h、7 m^(3)/h,可以最大限度地提高浓缩倍率。经过运行性能监测分析和优化研究,提高了脱硫废水预处理系统运行效率,降低了运行成本。

兴城市典型海水入侵区水文地球化学特征

为了揭示兴城滨海平原区海水入侵过程中地下水化学成分演化规律和复杂的水文地球化学作用,在兴城河曹庄镇段至烟台河沙后所镇段内采集了44个地下水样本和1个海水样本,测定其水化学成分及氢氧同位素,通过分析其变化特征探讨兴城典型海水入侵区的水文地球化学特征及其形成作用。结果表明:①区内地下水化学场呈明显的水平分带性,水质由内陆到滨海依次为淡水、微咸水-咸水,地下淡水的水化学类型主要为HCO_(3)-Ca、HCO_(3)·Cl-Ca以及SO_(4)-Ca型等,微咸水及咸水的水化学类型主要为Cl-Na型或Cl-Ca型;②区内地下水主要由大气降水补给,地下淡水主要受控于溶滤作用,而微咸水因受到蒸发作用及混合作用影响,造成氧漂移;③微咸水以Cl^(−)组分为代表的海水与淡水混合比例为0.45%~3.46%,咸水的混合比例约为15.85%,微咸水、咸水的形成为混合作用、蒸发浓缩作用以及阳离子交替吸附作用等共同影响所致。

离子色谱法同时测定脱硫液中8种有机胺类物质

有机胺脱硫工艺因高效、经济等优点,应用越来越广泛。不同配比的有机胺对二氧化硫脱除效果不同。因此,对脱硫液中的不同有机胺成分进行准确测定具有重要意义。离子色谱法检测有机胺不需要衍生步骤,前处理简单,并且可同时测定多种有机胺。本研究采用离子色谱法同时测定乙醇胺(MEA)、二乙基乙醇胺(DEEA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)、羟乙基乙二胺(AEEA)、哌嗪(PZ)、N-羟乙基哌嗪(HEPZ)、二乙烯三胺(DETA)等8种有机胺。实验对比不同型号色谱柱、淋洗液和柱温条件对8种有机胺的分离效果,最终采用IonPac CS17色谱柱,柱温35℃,甲基磺酸(MSA)水溶液梯度淋洗,抑制电导法进行测定。脱硫液样品采用超纯水稀释,过0.22μm尼龙微孔滤膜和OnGuardⅡRP柱后进样分析,样品前处理简便。8种有机胺在一定范围内具有良好的线性关系,判定系数R~2≥0.998 0。以信噪比(S/N)=3时对应的有机胺质量浓度为检出限(LOD),以S/N=10时对应的有机胺质量浓度为定量限(LOQ)。在进样量1.0μL时,LOD即可达到0.02~0.08 mg/L, LOQ为0.07~0.27 mg/L。实际样品的加标回收率为93.0%~111%,相对标准偏差(RSD,n=5)为0.31%~1.2%,说明方法具有良好的准确性和精密度,适用于脱硫液中多种有机胺的测定。

海岛直流微电网多可控负荷的协同电压控制

为挖掘直流微电网多负荷调压能力,提出一种可实现多种可控负荷参与母线电压调节的控制策略。研究海水制氢和海水淡化2种可控负荷特性,基于协同控制理论分别设计电解槽和高压泵负荷控制器的宏变量;推导电解槽和高压泵主动参与母线电压响应的协同控制规律,将电解槽功率、高压泵转速与母线电压相联系,使得可控负荷在系统扰动时能够对母线电压波动进行响应,配合超级电容实现母线电压控制;建立所提策略的直流微电网小信号模型,以分析系统稳定性。以独立直流微电网为例进行仿真,结果表明,采用所提策略可使可控负荷快速响应母线电压变化,有助于改善系统动态特性,减少系统扰动后的母线电压波动,提高微电网稳定性。